Question

大气固氮和合成氮是周氮的重要形式．下表是大气固氮和合成氨的部分K值：

	N2+O2═2NO		N2+3H2═2NH3
温度	25℃	2000℃	25℃	400℃
平衡常数K	3.84×10-31	0.1	5×108	200

（1）大气固氮是

 

（“吸热”、“放热”）反应；人工固氮对农业意义十分重大，根据表中数据，可推知合成氨最重要的研究方向是

 

．
（2）工业合成氨原料气的制备主要方法如下：
（1）以空气为原料制备N₂，其方法是

 

．
（2）以焦炭和水为原料制备H₂，反应原理为

 

、

 

．
H₂中混有的CO可用醋酸亚铜氨溶液吸收，以防止合成氨时催化剂中毒：CO（g）+Cu（NH₃）₂Ac（aq）═Cu（NH₃）₂AC?CO（aq）+Q（Q＞0）；要从除杂后的溶液中“再生”出醋酸亚铜氨，可

 

（“升”“降”）温、

 

（“增”“降”）压．
（3）液氨和水类似，也能自离解（电离）：NH₃+NH₃═NH₄⁺+NH₂^-．
①液氨的离子积可以表示为

 

．
②25℃时，液氨的离子积K=1.0×10^-30．若将NaNH₂固体加入液氨中，则所得溶液中不存在的关系式是（设温度保持不变）

 

 （选填编号）
a．c（Na⁺）=c（NH₂^-）    b．c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）=1.0×10^-30  c．c（NH₂^-）＞c（NH₄⁺）
（4）若在液氨中NaNH₂和NH₄Cl都能完全电离，则用标准NaNH₂液氨溶液滴定未知浓度NH₄Cl液氨溶液时，反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）平衡常数增大，平衡正向移动，在常温下，人工固氮很难进行；
（2）①氮气和氧气的沸点不同；
②碳和水反应生成一氧化碳和氢气，一氧化碳和水反应生成二氧化碳和水，从除杂后的溶液中“再生”出醋酸亚铜氨应使平衡向逆反应方向进行；
（3）①纯液体的浓度为1；
②a．根据电荷守恒判断；
b．温度不变，离子积常数不变；
c．根据c（NH₂^-）、c（NH₄⁺）的相对大小判断；
（4）NaNH₂和NH₄Cl反应生成氨气和氯化钠．

解答：解：（1）在大气固氮中，温度升高，平衡常数增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，在常温下，人工固氮很难进行，因此寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向，故答案为：吸热；寻找常温下能发生反应的催化剂；
（2）①氮气和氧气的沸点不同，将空气加压使其液化，然后蒸发（蒸馏），分离出氮气和氧气，故答案为：将空气加压使其液化，然后蒸发（蒸馏），分离出氮气和氧气；
②碳和水反应生成一氧化碳和氢气：C（s）+H₂O（g）?CO+H₂，一氧化碳和水反应生成二氧化碳和水：CO+H₂O （g）?CO₂+H₂O；正反应放热，体积减小，升温、降压向逆反应方向进行，故答案为：C（s）+H₂O （g）?CO+H₂；CO+H₂O（g）?CO₂+H₂O；升；降；
（3）①纯液体的浓度为1，K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-），故答案为：K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）；
②a．溶液中电荷守恒，所以c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（NH₂^-），故a错误；
b．离子积常数只与温度有关，温度不变，离子积常数不变，故b正确；
c．加入NaNH₂固体，平衡逆向移动，导致c（NH₂^-）＞c（NH₄⁺），故c正确；
故答案为：a；
（4）NaNH₂和NH₄Cl反应生成氨气和氯化钠，反应的离子方程式为NH₄⁺+NH₂^-→2NH₃，故答案为：NH₄⁺+NH₂^-→2NH₃．

点评：本题考查氮的固定、化学平衡、弱电解质的电离，利用知识迁移的方法结合水的电离进行分析，难度中等．